Das elektrische Flugzeug

Skizze eines Flugzeug über einer Stadt
Flugzeug über Stadt
Bild 1/1, Quelle: DLR (CC-BY 3.0)

Flugzeug über Stadt

Skizze

Perspektive:

Elektrische bzw. hybrid-elektrische Kurzstreckenflugzeuge im kommerziellen Lufttransport mit Markteintritt 2040 verbessern signifikant die Klimabilanz, die Luftqualität und reduzieren Lärm.

Bedarf:

Luftverkehr und Umweltziele in Einklang bringen

Die Nachfrage im Luftverkehr steigt kontinuierlich. Dem gegenüber steht das immer drängendere gesellschaftliche Verlangen, die Auswirkungen des Luftverkehrs auf Umwelt und Klima deutlich zu reduzieren. Der Luftverkehr muss sowohl in puncto Klimawirkung mit den Pariser Klimazielen als auch in Hinblick auf Luftqualität und Lärmemission mit lokalen Anforderungen in Einklang gebracht werden. Die heute schon bestehenden Flugbeschränkungen und Gebühren sind zwar effektive, gesellschaftlich wirksame Entlastungsinstrumente, hemmen aber auch die wirtschaftliche Entwicklung. Darum sind neue Flugzeugkonfigurationen gefragt, die mit deutlich geringerer Emissions- und Lärmbelastung kommerziell erfolgreich betrieben werden können. Die gesellschaftlichen Interessen müssen mit den wirtschaftlichen Interessen – zu für Kunden bezahlbaren Kosten – vereint werden.

Die Antriebe von morgen

Elektrische oder hybrid-elektrische Antriebe haben das Potenzial für Flugzeugkonfigurationen, die alle genannten Anforderungen erfüllen. Die technologische Entwicklung speziell im Bereich der elektrischen Speichertechnik lässt realistisch erwarten, dass erste solche Flugzeuge – in der kommerziell relevanten Größe für 50 bis 70 Passagiere und mit mindestens 1000 km Reichweite – schon in den 2040er Jahren abheben werden. (Hybrid-)elektrische Flugzeuge brauchen grundlegend neue Antriebstechnologien, erlauben revolutionär neue Flugzeugkonfigurationen – und werden voraussichtlich auch kommerziell neuen Betriebsmodellen folgen. Die Luftfahrtkonzepte der Zukunft werfen etliche Fragen auf. Fragen, die nur dann umfassend beantwortet werden können, wenn das gekoppelte System aus Betrieb, Vehikel und Antriebstechnologie als Ganzes betrachtet wird.

Ziel:

Schlüsseltechnologien identifizieren, validieren und demonstrieren

Im DLR werden intensiv Antworten für die drängenden Forschungsfragen erarbeitet, damit umweltfreundliche, (hybrid-)elektrisch angetriebene Kurzstreckenflugzeuge mit mindestens 50 Sitzen ab 2040 kommerziell erfolgreich starten können.

Voraussetzung dafür ist, dass bereits um 2030, vorm Start des eigentlichen Entwicklungsprogramms, alle Schlüsseltechnologien bewertet, validiert und aussagekräftig demonstriert werden können.

Diese relevanten Schlüsseltechnologien aber müssen erst einmal identifiziert werden. Allein das ist angesichts des großen Entwurfsraums, der von den verschiedenen möglichen Energieträgern über diverse Antriebstechnologien und Vehikel-Konzepte bis hin zu den Betriebsmodellen reicht, eine herausfordernde Aufgabe. Hinzu kommen weitere sich aus den vielfältigen Entwurfszielen im Gesamtsystem – wie Umweltfreundlichkeit, Sicherheit, Wirtschaftlichkeit und gesellschaftliche Akzeptanz – ergebende Herausforderungen.

Die aussichtsreichsten Gesamtkonzepte brauchen eine Strategie zur Validierung der Schlüsseltechnologien. Dieses beinhaltet einerseits Aktivitäten auf Ebene der einzelnen Technologiebausteine und andererseits auf der Ebene des Gesamtsystems, um die Wechselwirkungen der Einzeltechnologien im Systemkontext aussagekräftig zu validieren bzw. zu demonstrieren. So könnte schließlich ein eigener Flugversuchsträger entworfen, zugelassen, gebaut und in Betrieb genommen werden. Um dieses mögliche Ziel aber noch bis zum Jahr 2030 zu erreichen, ist eine zeitnahe konkrete Planung erforderlich.

Neue Konzepte erproben, entwickeln, starten

Das DLR erforscht parallel zur Entwicklung eines ersten Kurzstreckenflugzeugs verschiedene hybrid-elektrische Antriebsstränge mit einer Do228 als Flugversuchsträger. Dies bildet eine mögliche geeignete Basis, um sowohl neue Komponenten zu erproben, als auch, um eine gesamte hybrid-elektrische Konfiguration auch für diese Größenklasse zu entwickeln. Das LK1 wird also auch die technische und kommerzielle Machbarkeit von Vehikel-Konzepten für die 19 PAX Klasse mit EIS 2029 erforschen und bewerten. Diese Größenklasse, der die Dornier Do228 und die Beechcraft 1900 angehören, hat voraussichtlich großes wirtschaftliches Potenzial. Am Ende könnte ein Produkt stehen, das wegen seiner deutlich geringeren Umweltbelastung neue kommerzielle Betriebskonzepte erlaubt – z. B. im Hinblick auf stadtnahes Starten und Landen oder in puncto ausgedehnterer Betriebszeiten.

Darüber hinaus können (hybrid-)elektrisch angetriebene Starr- oder Drehflügler neue Konzepte etwa für die individuelle Luftmobilität im urbanen Raum ermöglichen. Das LK1 konzentriert sich bewusst auf den Bereich der kommerziellen Kurzstreckenflugzeuge.

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